Опубликовано Оставить комментарий

Кальций как химический элемент таблицы Менделеева

К Кальций является химическим элементом таблицы Менделеева с атомным номером 20 и обозначением Ca. Кальций представляет собой химически активный металл серебристо-белого цвета.

Как был открыт Кальций

Хэмфри Дэви человек открывший кальций

История открытия кальция, как химического элемента, начинается очень давно. Его соединения были известны по крайней мере 9000 лет назад. Это утверждение базируется на том, что известь как строительный материал впервые использовался в седьмом тысячелетии до нашей эры. Примерно в это же время, гипс начали так же использовать в строительстве. В пример можно привести «Великую пирамиду в Гизе» и могилу «Тутанхамона». Там гипс использовался в качестве штукатурки. Древние Римляне использовали строительные растворы, изготовленные путем нагревания известняка. До XVII века такая наука как химия начинала только развиваться. В 1787 году Антуан Лавуазье предположил, что известь может быть оксидом нового химического элемента. Он занес оксид кальция в свою таблицу химических элементов под названием «chaux». Известь являлась одной из пяти так называемых «засоленых земель» в этой таблице.

Попытки отделить кальций из извести, таких ученых как А. Лавуазье, Я. Берцелиус и М. Понтина, не увенчались успехом. Только в 1808 году английскому химику Хэмфри Дэви удалось отделить кальций из смеси методом электролиза. В качестве анода использовалась платиновая пластина, а в качестве катода использовалась платиновая проволока погруженная в ртуть. На анод помещалась кальциевая смесь и пропускалось электричество. В результате химической реакции получилась кальций-ртутная амальгама. Чистый элемент Дэви получил термическим отделением ртути. Для коммерческих целей кальций, полученный таким способом, не подойдет. Промышленный метод был разработан только спустя век.

Где и как добывают Кальций

Залежи кальция древнего моря

Мировая ежегодная добыча кальция составляет около 25000 тонн. Лидерами в этом направлении являются такие страны как Китай, Россия и США. Более мелкими производителями кальция являются Канада и Франция. Чистый кальций в природе не встречается из-за его высокой реакционной способности. Он встречается в виде таких минералов как мрамор, мел, исландский шпат, доломит, известняк, гипс, ангидрит, флюорит и апатит.

Чистый металл в промышленных масштабах получают путем восстановления оксида кальция(негашеной извести) алюминиевым порошком при высокой температуре. Температура варьируется в пределах 1200°C.

4CaO + 2Al  —1200°C—>  CaAl2O4 + 3Ca↑

Хотя алюминий имеет меньшую реакционную способность и энтальпию чем кальций, баланс реакции находится в левой части этого уравнения. Очистка до чистого химического элемента осуществляется путем перегонки кальция.

Распространенность Кальция

Кальций в пробирке

Кальций является довольно распространенным элементом. Он занимает почетное пятое место по распространенности в земной коре. Так же он является одним из самых распространенных металлов. Он замыкает тройку лидеров после алюминия и железа в земной коре. Как уже говорилось выше, кальций является очень реакционным металлом, поэтому он встречается в природе исключительно в виде соединений. Самыми распространенными кальцийсодержащими веществами являются карбонат кальция и окаменелые остатки древней морской среды. Что касается мирового океана, то тут можно так же отметить повышенную распространенность этого химического элемента. Порциальное содержание кальция в морской воде составляет порядка 400 милиграмм на литр.

Если рассматривать распространенность кальция во Вселенной, то можно отметить так же обильность распространения этого химического элемента. Точных данных по порциальности его распространенности нет, но можно утверждать что оно достаточное. Исходя из того что было вышесказано о нашей планете, и того что большая часть поверхности Луны состоит из кальция и он горит желто-оранжевым цветом можно предполагать, что его распространение во Вселенной сравнимо с кремнием. Плюс не стоит забывать, что кальций играет огромную роль во всех живых организмах. Например, по содержанию в организме человека, он занимает пятое место. Основная масса кальция рассредотачивается в зубах и костях, а так же его ионы присутствуют и в нашей крови.

Применение Кальция

Гипс в природном виде

Применение такого химического элемента как кальций относительное. С одной стороны применение чистого кальция довольно ограничено, а с другой стороны кальциевые соединения применяются почти во всех сферах жизнедеятельности. Наибольшее использование чистого кальция приходится на литейную промышленность благодаря его сильному химическому родству к кислороду и сере. В конкретных случаях, он применяется в качестве добавки при производстве стали, а так же в качестве восстановителя при производстве таких металлов ка торий, цирконий, ванадия, хрома и урана. Он также может использоваться для хранения газообразного водорода, так как он реагирует с водородом с образованием твердого гидрида кальция. Из этого соединения водород извлекается без особого труда и затрат.

Конечно с самого начала следует отметить роль кальциевых соединений в сторительной промышленности. Такие вещества как известь, гипс и мрамор используются повсеместно. Ионы кальция могут применяться в автомобильных необслуживаемых аккумуляторах. В этих аккумуляторах он уменьшает снижение потерь воды и саморазряда. Химическая промышленность добавляет ионы кальция в некоторые очистители сточных вод, моющие и дезинфицирующие средства, зубные пасты и многое другое. Роль кальция в пищевой промышленности почти полностью посвящается пищевым добавкам из-за благоприятного воздействия на организм человека.

Это утверждение можно связать и с медициной, так как кальций укрепляет(восстанавливает) кости и играет роль в синтезе белков. Поэтому разработано очень много медицинских препаратов предназначенных для восстановления баланса кальция в организме человека. У соединений кальция очень широкий круг применения начиная от школьного мела и заканчивая наполнителями пластмасс, металлическим мылом и синтетических смол.

Интересные факты

Кальцит

Интересных фактов связанных с кальцием очень много. Стоит начать с того, что европейский орган по безопасности пищевых продуктов установили нормы суточного потребления кальция. Она составляет не более 2,5 граммов в день. Продукты содержащие кальций включают в себя молочные продукты, сардины, лосось, капуста, соевые продукты и др. Избыточный кальций в пище является главной причиной образования камней в почках. В тоже время недостаток кальция в пище может приводить к таким болезням как остеопароз или остеохандроз. Чистый металлический кальций при вступании в контакт с влагой экзотермически способен наносить значительные поражения организму человека(разъедающее раздражение). Из-за этого при проглатывании металлического кальция может наступить даже летальный исход. Из-за недостаточного поступления в организм кальция, витамина D или фосфатов может привести организм человека к остеомаляции. Остеомаляция — это заболевание при котором кости  становятся мягкими и чрезвычайно ломкими.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *